第-4-章-金属的钝化.ppt

通过合金化提高耐蚀性：加入易钝化的合金元素，如Cr、Ni、Mo等，可提高耐蚀性。钢中加入Cr可得到铬系不锈钢铁中加入少量Cu、P、Ni或Cr可抗大气腐蚀合金元素加入量必须大于某一临界值，才有显著耐蚀效果Fe-Cr合金，当Cr%不小于12%才能成为不锈钢*中国民航大学理学院*钝化介质的影响多数钝化剂都是氧化性物质氧化性酸：硝酸、浓硫酸、铬酸、高氯酸等氧化性盐：硝酸盐、亚硝酸盐、铬酸盐、重铬酸盐、高锰酸盐等氧某些金属业能在非氧化性质中进入钝化Mo、Nb在盐酸中Mg在氢氟酸中Hg和Ag在含Cl-溶液中Ni在醋酸、草酸、柠檬酸中*中国民航大学理学院*用氧化剂作钝化剂时，氧化剂的浓度必须超过某一临界浓度才能使金属钝化。如低于临界浓度，氧化剂不但不能使金属钝化，反而加速金属的溶解。*中国民航大学理学院*iE氧化剂浓度对金属钝化的影响ipipp提高介质相对金属表面的运动速度（如加强搅拌），使扩散层厚度δ变薄，提高氧传输速度，使iL增大到超过ipp，使金属钝化。*中国民航大学理学院*iE氧化剂浓度对金属钝化的影响ipipp静止搅拌iLiL钝化剂的pH值的影响金属在中性溶液中比较容易钝化酸性溶液的H+会影响钝化膜的稳定某些金属在强碱性溶液中能生成有一定溶解度的酸根离子，如ZnO22-、PbO22-等，也难以钝化*中国民航大学理学院*温度的影响温度越低，金属越容易钝化温度升高，难以钝化，或钝化膜收到破坏*中国民航大学理学院*过钝化氧化剂的浓度过高，超过了一定范围，会导致金属钝化膜破坏，金属从钝态转变为活化态。处于过钝化的金属电位非常正，会生成高价态化合物，有时会析出O2。过钝化状态金属的腐蚀速度非常大。但与小孔腐蚀不同，过钝化引起的腐蚀通常为均匀腐蚀。*中国民航大学理学院*活性离子对钝化膜的破坏卤素离子对钝化膜破坏作用最强，特别是Cl-。并不是使钝化膜全部溶解，而是局部破坏，导致严重的局部腐蚀。自钝化金属在含Cl-介质中，在远未达到Etp之前，就出现了显著的阳极电流。如何解释：成相膜理论：Cl-穿透力强，易于穿透钝化膜中的缺陷，与金属生成可溶化合物。吸附理论：Cl-被吸附性很强，把导致钝化的含氧吸附粒子排挤掉。*中国民航大学理学院*思考题：金属钝化后，耐蚀性提高了，这与贵金属有高的耐蚀性在本质上有何区别？用腐蚀极化图分析氧对可钝化金属腐蚀影响的双重作用。计算题：已知25℃时，O2在溶液中的扩散系数

D=2×10-5cm2/s。在3%的硫酸钠溶液中，纯铁和Fe-18Cr-8Ni不锈钢的致钝电流密度ipp分别为104A/m2和10A/m2。求两种金属在该溶液中钝化所必须的氧最低浓度（以mg/L为单位）。*中国民航大学理学院**中国民航大学理学院中国民航大学理学院中国民航大学理学院中国民航大学理学院中国民航大学理学院中国民航大学理学院中国民航大学理学院中国民航大学理学院第4章金属的钝化现象：铁、铝等金属在稀硝酸或稀硫酸中能很快腐蚀，但在浓硝酸或浓硫酸中腐蚀几乎完全停止。钝态：1836年，斯科比（Schobein）称金属在浓酸中获得的耐蚀状态为钝态。钝化：金属或合金受一些因素影响而化学稳定性明显增强的现象，称为金属的钝化（passivation）。*中国民航大学理学院*分类。按引起钝化的原因分：化学钝化：由钝化剂（氧化剂）引起的钝化。如浓硝酸、浓硫酸、高氯酸（HClO3）、K2Cr2O7、KMnO4等电化学钝化（或称阳极钝化）：使金属在外加的直流电下发生阳极极化引起钝化*中国民航大学理学院*钝化现象的应用：防腐：有利，促进钝化或保持金属的钝态。如经钝化的铁，重新放入稀酸中不会再溶解。电池：不利，要防止电极钝化。电极钝化会使最大输出电流密度和活性物质利用率降低。*中国民航大学理学院*金属钝化的两种方式——化学钝化与电化学钝化化学钝化：金属与钝化剂的化学作用产生的钝化现象：铁放到硝酸，铁的溶解速度与硝酸浓度的关系，能观察到钝化和过钝化现象。钝化后的铁再放入稀硝酸中，也不会被侵蚀*中国民航大学理学院*0204060801000500010000HNO3%铁的溶解速度与硝酸浓度的关系钝化过钝化钝化剂：能使金属钝化的试剂。强氧化剂、某些非氧化剂都可以使特定的金属钝化。能被钝化的金属：Fe、Cr、Ni、Ti、Co、Nb、Ta、Mo、W等都会被氧化剂钝化。Fe、Cr、Ni中，Cr最易钝化，其次是Ni，最后是Fe。不锈钢：碳钢中加入Cr（